Piroelektryki. Siarczan trójglicyny

Transkrypt

1 Siarczan trójglicyny Piroelektryki Ryszard J. Barczyński, 2016 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego

2 Piroelektryki Część kryształów piezoelektrycznych, posiadająca biegunowe osie symetrii, wykazuje właściwości piroelektryczne. ciepło Zjawisko piroelektryczne zostało odkryte w 1756 roku przez Aepinusa. Polega ono na wytwarzaniu na powierzchni kryształów ładunku elektrycznego pod wpływem zmian temperatury.

3 Piroelektryki Pomiar właściwości piroelektrycznych Należy odróżnić zjawisko piroelektryczne od zjawiska piezoelektrycznego wywołanego zmianami rozmiarów kryształu pod wpływem zmian temperatury. Obszary zastosowań kryształów piroelektrycznych są nie tylko laboratoryjno badawcze, ale stosuje się je już do konstrukcji bardzo ciekawych czujników termicznych i matryc termowizyjnych.

4 Piroelektryki Piroelektryczna warstwa Pb 1 x Ca x TiO 3 Współczesne czujniki piroelektryczne zwykle zawierają piroelektryki w postaci cienkich warstw.

5 Piroelektryki zastosowania Wysokiej czułości i precyzji laboratoryjne czujniki termiczne (Scientech Inc.)

6 Piroelektryki zastosowania Zintegrowany czujnik gazu składający się ze źródła podczerwieni, czujnika piroelektrycznego i niezbędnych układów elektronicznych. (Perkin Elmer).

7 Piroelektryki zastosowania Czujniki ruchu zawierające podwójny element piroelektryczny. (Perkin Elmer).

8 Piroelektryki zastosowania Bardzo perspektywicznym zastosowaniem piroelektryków wydaje się być termowizja. Element matrycy pod mikroskopem STM Piroelektryczna matryca termowizyjna

9 Piroelektryki zastosowania Obrazy termowizyjne (Sierra Pacific).

10 Ferroelektryki

11 Ferroelektryki Ferroelektrykami nazywamy ciała o budowie krystalicznej, które nawet w nieobecności zewnętrznego pola elektrycznego wykazują polaryzację elektryczną, przy czym zwrot tej polaryzacji można odwrócić za pomocą zewnętrznego pola elektrycznego.

12 Ferroelektryki Ferroelektryki stanowią podgrupę piroelektryków. Są dielektrykami nieliniowymi, co oznacza, że polaryzacja dielektryczna P zależy w nieliniowy sposób od zewnętrznego pola elektrycznego E. Wyrazem tego jest pętla histerezy dielektrycznej, charakterystyczna dla wszystkich ferroelektryków. Rysunki obok przedstawiają takie pętle w monokrysztale (góra) i ceramice ferroelektrycznej (dół).

13 Ferroelektryki Ferroelektryki charakteryzują się strukturą domenową. Domeny są obszarami o określonej polaryzacji dielektrycznej.

14 Ferroelektryki Przenikalność dielektryczna i stratność ferroelektryka są mocno zależna od temperatury. Zmiany są najsilniejsze w otoczeniu temperatury zwanej temperaturą Curie. Rysunek przedstawia te parametry w tytanianie baru. Linia przerywana odpowiada natężeniu pola elektrycznego 1000V/cm, a ciągła 50V/cm.

15 Ferroelektryki Parametry ferroektryków nie są zbyt stabilne w czasie (starzenie). Teoretyczny opis zjawiska ferroelektrycznego nastręcza wiele trudności i do tej pory nie ma ogólnej teorii, która tłumaczyła by wszystkie fakty doświadczalne obserwowane w ferroelektrykach. Podstawowym zastosowaniem materiałów ferroelektrycznych jest budowa miniaturowych kondensatorów o dużych pojemnościach. Powiemy o tym później, przy omawainu różnych rodzajówkondensatorów.

16 Ferroelektryczne pamięci RAM Wykorzystanie ferroelektryków umożliwia bufowę pamięci RAM o zawartości nie zanikającej przy zaniku zasilania. Pierwsze takie pamięci zbudowano w 1999 roku, wydaje się, że technologia jest bardzo perspektywiczna.

17 Ferroelektryki zastosowania Oparte na ferroelektrycznych ciekłych kryształach okulary z elektroniczną migawką do projektorów i monitorów przestrzennych. (Cambridge Research Systems Ltd.)

18 Ferroelektryki zastosowania Oparty na ferroelektrycznych ciekłych kryształach prototypowy panel obrazowy.

19 Ferroelektryki zastosowania Ważnym obszarem zastosowań ferroelektryków są urządzenia mikrofalowe. Zmiana stałej dielektrycznej pod wpływem przyłożonego napięcia umożliwia budowę elektronicznie przestrajanych anten i filtrów.